初中物理创新实验设计方案

初中物理创新实验设计方案

                                               ---------教学实践案例与评析

一、实验课题名称：探究比较不同物质的吸热能力

二、实验设计思路：

运用控制变量法使水和食用油的质量相等、初温相同、相同时间内吸收的热量相同，观察水和食用油在升高相同的温度时所用时间的多少。在升高相同温度时用时较长的自然吸收热量就较多，表示吸收热量的能力就较强，即比热容较大；反之则然。（吸收热量的能力与时间成正比）

三、实验或实验器材在教材中所处的地位与作用：

该实验是九年级物理第一章第三节内容，在已知不同物体吸收热量的多少除了与它的质量、温度变化有关外，研究探究不同物质吸收热量的多少还与它的吸热能力有关，对于学生理解、学习、运用比热容的知识具有相当重要的作用。

可以说，这个实验是探究不同物质比热容实验的核心实验，一旦学生学会了控制变量，设计对照实验，对后面的知识探究就奠定了良好的基础。

四、实验器材：

铁架台、试管2支（型号相同、质量相等）、试管夹、温度计、细绳、石棉网、冷水、食用油、酒精灯、火柴、秒表等

五、实验原型及不足之处:

传统的实验方法是使用控制变量法，使两种物质的质量相等，吸收的热量相同，通过观察温度计上示数的变化，得出结论：温度计示数上升较快的物质，升高1℃所需的热量较少，吸收热量的能力较小（即比热容较小）。它的不足之处：

⑴水和食用油吸收相同的热量用这套实验装置有较大的误差，容易受到外界环境的影响（如风向、石棉网的初温、两个酒精等的火焰有大小等）不便于控制；

⑵通过实验得出的结论是：吸热能力的大小与温度的变化成反比，学生要多转动一下思维才能理解，结论没有改进后的直接；

⑶所需要的实验器材也比较多，不利于实验的准备与操作。

⑷所用烧杯体积过大，与空气的接触面积过大，所以散热过多，造成实验测量误差过大。

（如图）

六、实验创新与改进之处：

    ⑴将两套装置合二为一，减少了小组实验时对器材的需要；

⑵便于控制相同时间内吸收的热量相同这个变量，误差更小；

⑶两试管与空气的接触面更小，散热较少，误差较小；

⑷将烧杯较大的吸热面改为试管底部较小的吸热点（两试管型号相同、质量相等），就保证了相同时间内吸收的热量相同

⑸实验中，将原实验观察温度计示数变化改为观察并记录两物质升高相同温度时的时间，这样做的好处是使实验结论更直接；

（如图）

七、实验原理：

通过控制两物质质量相等、吸收热量相同、升高相同的温度等因素，来观察手中的秒表。升高相同温度时，所用时间较长的物质吸收的热量自然多一些，单位质量吸收热量的能力更强（即比热容更大一些）。

说明：完成实验时需控制的几个量

⑴两试管型号相同、质量相等；

⑵试管中的水和食用油质量相等；

⑶试管中的水和食用油初温相同（可将两试管放入装有冷水的同一烧杯中1～2分钟）；

⑷相同时间内两试管吸收的热量相等；

⑸两试管中的液体升高相同的温度；

改变的量：

⑴升高相同温度时所需要加热的时间不同；

⑵升高相同温度时所吸收的热量不同。

八、实验操作步骤：

⑴将装有质量相等的水和食用油的试管插入事先准备好的同一烧杯的冷水中1～2分钟，保证两试管中液体的初温相同；

⑵将初温相同的两试管从冷水中拿出来同时放入正在加热的石棉网上，并放入温度计（同时按下秒表开始计时），观察通过热传递获得热量的两试管中温度计的变化；

⑶在温度计达到70℃时分别记下所用的时间；

⑷比较升高相同温度时所用时间的不同；

⑸得出结论：升高相同温度时，所用时间较长的物质吸收的热量较多，吸收热量的能力较强（比热容较大）。

九、实验效果：

通过实验改进，在教学中学生更容易接受比热容的概念，更容易弄懂比热容较大的物质在质量相等、初温相同、吸收热量相同的情况下，温度变化较小；或比热容较大的物质在质量相等、初温相同、温度变化相同的情况下，吸收热量较多；并运用这些知识解释一些常见的日常生活实例。

十、自我评价

    该实验的改进比原实验更容易控制一些量的变化，实验数据误差更小，实验结论更直接，便于学生理解知识和解决实际问题。如果将酒精灯换成两个完全相同的电加热器，我认为相同时间内吸收热量相同误差更小，因学校实验室没有，故只好等以后再改进。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/dcd7e5b265ce0508763213b6.html